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HCIA 网络基础

2023-10-27

目录

一、网络概念

二、最初的网络层次

三、网络增大

四、传输介质

1、同轴电缆

2、双绞线(RJ-45)

3、光纤

4、无线传输

五、网络增大过程中的升级要求

六、拓扑结构

1、总线型

2、星型

3、环型

4、网状型

七、网桥-->交换机

八、交换机转发原理

九、路由器

1、路由器概念

2、路由器作用

十、IP地址

1、IP地址

2、ABCDE五类

3、特殊IP地址

4、子网掩码

5、可变长子网掩码（VLSM）--- 划分子网

6、子网汇总

十一、ARP地址解析协议

1、正向ARP

2、反向AR

3、无故ARP （免费ARP）

十二、基础配置命令

十三、实验基础

 1、路由器R1接口配置

2、配置PC机 

3、验证PC1访问PC2 PC3 PC4

 十四、练习

1、子网划分

2、子网汇总

一、网络概念

计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

二、最初的网络层次

应用层：人类语言（抽象语言），应用程序à编译à编码

表示层（编码表）：人类语言转换为二进制

网络层：路由器、IP地址

介质（物理层）访问控制层：电信号和二进制之间的转换、处理电信号

三、网络增大

1、传输距离延长：提出中继器来物理延长，但是延长有限（5倍延长）。

2、节点数量增加：提出集线器（HUB），相当于升级后的中继器。

3、技术问题：

        ①安全性低 。   

        ②延时大 。

        ③地址：MAC地址（介质访问控制层），网卡芯片的出厂ID格式统一，由48位二进制构成，16进制表示、全球唯一。

        ④冲突：CSMA/CD ，载波帧听多路访问/冲突检测--排队，通过随机阈值来降低冲突概率延时增加，依然存在冲突概率。

四、传输介质

1、同轴电缆

由内导体、绝缘层、外导体屏蔽层（增强刚抗扰能力）、绝缘层保护套组成。

同轴电缆分类

粗同轴电缆（10BASE5） 最长有效传输距离500m。

细同轴电缆（10BASE2） 最长有效传输距离185m。

2、双绞线(RJ-45)

一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，由8根4组组成。有效传输距离100m。

双绞线分类：

屏蔽双绞线（STP）：应用于强干扰环境

非屏蔽双绞线（UTP）：应用于日常使用环境。

双绞线线序：

标准

1

2

3

4

5

6

7

8

T568A

绿白

绿

橙白

蓝

蓝白

橙

棕白

棕

T568B

橙白

橙

绿白

蓝

蓝白

绿

棕白

棕

3、光纤

由挤压的玻璃或者塑料制成的柔性透明纤维。

需要进行转换：光信号--->电信号。

光纤分类

单模光纤：由激光作光源，仅有一条光通路，传输距离长，2千米以上。

多模光纤：由二极管发光，低速短距离，2千米以内。

4、无线传输

利用电磁波在自由空间的传播进行数据传输。常用的无线通信方式包括短波通信、微波通信和蓝牙等。无线通信因具有不受地理位置限制、部署和接入方式灵活等特点，成为移动接入的通信选择。

五、网络增大过程中的升级要求

1、无限传播距离。

2、无冲突  所有节点可以同时收发自己的数据。

3、单播  一对一传输。

六、拓扑结构

1、总线型

采用一个信道作为传输媒体,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上,该公共传输媒体。

2、星型

由中央节点和通过点到点通信链路接到中央节点的各个站点组成。

3、环型

各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中，环路上任何节点均可以请求发送信息。

4、网状型

各节点通过传输线互联连接起来，并且每一个节点至少与其他两个节点相连。

七、网桥-->交换机

交换机为集线器的升级版：二层设备  实现功能：

① 和集线器一样提供端口密度，让更多用户接入；

② 单播-->一对一进行传输数据；

③ 实现无冲突环境---所有节点可以同时收发自己的数据；

④ 无线传输延长传输距离（理论上可以无限延长）。

八、交换机转发原理

当一个数据包来到交换机后，交换机首先会记录，记录接口和收到的数据包中的源 MAC地址——MAC地址表，之后在进行转发，转发过程中会查看数据包中的目标 MAC地址，如果目标在MAC地址表中有记录则直接根据MAC地址表记录的信息进行 转发，如果没有记录，则会洪泛。

洪泛：从除了接收到的交换机接口以外，向其他所有接口均复杂转发一份。

九、路由器

1、路由器概念

路由器是互联网的枢纽，是连接Internet中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送数据；路由器工作在网络层，提供了路由和转发两种机制，路由：路由器控制层面的工作，决定数据包从来源端到目的端所经过的路由路径（host到host至今的最佳传输路径）；转发：路由器数据层面的工作，将路由器输入端的数据包移送至适当的路由器输出端（在路由器内部进行）。

2、路由器作用

① 隔离洪泛范围；

② 转发—单播的流量；

③ 收集网络拓扑信息并动态形成路由表；

④ 将不同网段上的设备进行互通；

⑤ 子网间速率适配；

⑥ 指定访问规则。

十、IP地址

1、IP地址

由32位二进制数组成，常用点分十进制表示，便于记忆。

将IP地址32位进制数进行分段，每8位一段，共4段，然后将4段8位二进制转换为十进制数，中间点号分割。如：

每个IP地址内部分成两部分，即网络号和主机号。

其中网络位标记对应广播域（网段），主机位标识广播域（网段）内部的唯一标识，一个IP地址的网络位和主机位识别方式依赖子网掩码。

2、ABCDE五类

类型

最高位

网络位

（二进制）

主机位

（二进制）

网络号地址范围

（点分十进制）

主机数

地址类型

A类

0

8位

24位

1.0.0.0-126.0.0.0

2^24-2

单播地址

B类

10

16位

16位

128.0.0.0-191.0.0.0

2^16-2

C类

110

32位

8位

192.0.0.0-223.0.0.0

2^8-2

D类

1110

范围：224.0.0.0-239.255.255.255

组播地址

E类

111110

范围：240.0.0.0-255.255.255.255

保留地址

ABC三类地址为单播地址 一对一的通讯—单播 才能作为源地址也能作为目标来使用—所有节点能够配置的地址是单播地址。

D类地址为组播地址 组播地址只能作为目标使用。

E类地址为保留地址。

3、特殊IP地址

主机位全0的地址：标识网段，代表一个网络范围内所有的IP。如192.168.1.0。

主机位全1的地址：直接广播地址。如192.168.1.255。

255.255.255.255 ：全1的地址，受限广播地址。

0.0.0.0 ：全0的地址，1.可以表示主机没有IP地址；2. 代表所有IP地址—路由 。

127.0.0.1：环回地址（测试）（虚拟地址——CPU虚拟出来的地址）。

169.254.0.0/16 ：当PC主机动态获取地址时，如果没有获取到就会使用这个网段内部 的某一个地址进行填充。

4、子网掩码

由32位二进制构成 必须由连续的0和连续的1构成。

网络位—网络位相同的IP地址，位于一个洪泛范围。

主机位—区分一个洪泛范围内部的主机。

子网掩码为1的部分就是IP地址的网络位，同时如果网络位相同，则在一个 洪泛范围，如果网络位不同，就不在一个洪泛范围。

5、可变长子网掩码（VLSM）--- 划分子网

可以节约IP地址资源的使用，向主机位借位。

例如: 192.168.1.0/24    划分8个子网

①

192.168.1.000 00000/27

192.168.1.0/27

可用IP地址范围：192.168.1.1/27---192.168.1.30/27

②

192.168.1.001 00000/27

192.168.1.32/27

可用IP地址范围：192.168.1.33/27---192.168.1.62/27

③

192.168.1.010 00000/27

192.168.1.64/27

可用IP地址范围：192.168.1.65/27---192.168.1.94/27

④

192.168.1.011 00000/27

192.168.1.96/27

可用IP地址范围：192.168.1.97/27---192.168.1.126/27

⑤

192.168.1.100 00000/27

192.168.1.128/27

可用IP地址范围：192.168.1.129/27---192.168.1.158/27

⑥

192.168.1.101 00000/27

192.168.1.160/27

可用IP地址范围：192.168.1.161/27---192.168.1.190/27

⑦

192.168.1.110 00000/27

192.168.1.192/27

可用IP地址范围：192.168.1.193/27---192.168.1.222/27

⑧

192.168.1.111 00000/27

192.168.1.224/27

可用IP地址范围：192.168.1.225/27---192.168.1.254/27

6、子网汇总

汇总口诀：取相同位、去掉不同位

192.168.1.00 0 00000/27

192.168.1.00 1 00000/27

192.168.1.00 0 00000/26

十进制：192.168.1.0/26

十一、ARP地址解析协议

1、正向ARP

已知同一网段的目标ip地址，通过广播的形式获取该ip地址对应的MAC地址

2、反向AR

已知本地的mac地址，通过对端获取本地的ip地址；

3、无故ARP （免费ARP）

设备在使用新的ip地址，或获取ip地址的过程中；主动向外进行正向ARP，被请求的ip地址为本地ip地址；一旦接收到应答，及代表ip地址冲突---用于ip地址的冲突检测

十二、基础配置命令

system-view

[Huawei]interface GigabitEthernet 0/0/0

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]quit —回退

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.2.2 24—这里24等价于 255.255.255.0

[Huawei]display ip interface brief —查看接口IP地址情况

网关：就是和PC相连的路由器的接口IP地

十三、实验基础

 1、路由器R1接口配置

<Huawei>system-view 
[Huawei] sysname r1
[r1]int g0/0/0
[r1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.1.254 24
[r1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
[r1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.2.254 24

2、配置PC机 

PC1：

PC2：

PC3：

PC4：

3、验证PC1访问PC2 PC3 PC4

 十四、练习

1、子网划分

172.16.0.0/16  划分为四个子网

根据要求需要向主机位借位两位才能实现将这网段划分为四个子网，也就是掩码位数为：16+2=18位，则子网掩码为255.255.192.0

子网1：

172.16.00 000000.0/18 = 172.16.0.0/18

可用IP地址范围：172.16.0.1/18 – 172.16.63.254/18

子网2：

172.16.01 000000.0/18 = 172.16.64.0/18

可用IP地址范围：172.16.64.1/18 – 172.16.127.254/18

子网3：

172.16.10 000000.0/18 = 172.16.128.0/18

可用IP地址范围：172.16.128.1/18 – 172.16.191.254/18

子网4：

172.168.11 000000.0/18 = 172.16.192.0/18

可用IP地址范围：172.16.192.1/18 – 172.16.255.254/18

2、子网汇总

192.168.1.0/24

192.168.2.0/24  将这两个子网进行汇总

192.168.000000 01.0/24

192.168.000000 10.0/24

192.168.000000 00.0/22

汇总后网段：192.168.0.0/22

子网汇总口诀：取相同位、去掉不同位。 

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